JP2742998B2 - Cooling air supply manifold - Google Patents

Cooling air supply manifold

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JP2742998B2
JP2742998B2 JP62272912A JP27291287A JP2742998B2 JP 2742998 B2 JP2742998 B2 JP 2742998B2 JP 62272912 A JP62272912 A JP 62272912A JP 27291287 A JP27291287 A JP 27291287A JP 2742998 B2 JP2742998 B2 JP 2742998B2
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JP
Japan
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cooling air
flow
manifold
wall
cooling
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ウォルター・ジョセフ・バラン・ジュニア
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/082Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガスタービンエンジンのタービンロータへ冷
却空気を供給する構造体に係る。 従来の技術 ガスタービンエンジンのロータは、ロータの角速度に
適合するよう選定された接線方向の速度成分を有するよ
う冷却空気を放出するマニホールド構造体によりロータ
の半径方向内方の部分へ供給される空気の流れにより冷
却されるようになっていることが多い。例えば1984年3
月6日付にて発行された米国特許第4,435,123号に記載
された構造体がガスタービンエンジン内に装着され、エ
ンジンの種々の部分の間をシールする環状のシール面等
を支持するようになってことが多い。マニホールド構造
体は上流側の圧縮機セクションより供給される加圧され
た環状の流れより冷却空気を受ける。 当業者には理解され得る如く、放出される冷却空気が
均一性であることが加熱された燃焼生成物中に曝される
タービンロータの半径方向外方の構造体やブレードに好
ましい冷却効果を達成する点で主要な因子である。空気
流の均一性に加えて、冷却システムの作動を変化させた
り栓塞や他の流れの異常を検出するためには、タービン
ロータに隣接する冷却空気流空間内の圧力を検出するこ
とが必要である。 またガスタービンエンジンの開発に詳しい人には、或
る特定のエンジンに於けるタービンの第一段の冷却要件
は、パワー出力を増減すべくエンジンの構造がグレード
アップされると、その使用期間中に変化することが多い
ことが理解されよう。従来の冷却空気マニホールドの構
造に於ては、タービンロータの冷却要求の変化を受入れ
るためには空気流路及びその孔の大きさを変更する必要
があり、そのため各一群の関連するエンジン構造毎に複
数個の同様の互換性のない部品が必要になる。同様にエ
ンジンの構成材料の変化、使用寿命の増大の如く現場に
於ける或る特定のエンジンに対するロータ冷却要求の変
化により、そのエンジンに現在使用されているマニホー
ルドを取外して所望の冷却空気流を供給するよう製造さ
れた他のマニホールドに置換えることが必要になる。 従って当技術分野に於て必要とされているものは、タ
ービンロータへ均一な空気流を供給することができ、ま
た交換することなく種々の流量にて冷却空気を供給する
よう容易に適合化され得るマニホールドである。 発明の概要 従って本発明の目的は、ガスタービンエンジン等の回
転するタービンロータディスクの半径方向内方の面に隣
接する領域へ冷却空気の環状の旋回流を供給する空気流
マニホールドを提供することである。 本発明の他の一つの目的は、タービンロータディスク
の面に隣接する領域へ冷却空気を均一に分配するよう構
成された空気流マニホールドを提供することである。 本発明の更に他の一つの目的は、ガスタービンエンジ
ン内にマニホールドを装着するための手段であって、マ
ニホールドを通過させる空気の流れを乱すことのない手
段を提供することである。 本発明の更に他の一つの目的は、タービンロータディ
スクの冷却要件に応答してマニホールドを通過する空気
の流量を調節する手段を提供することである。 本発明の更に他の一つの目的は、マニホールドの出口
圧力及び冷却空気の流量を検出するための一体的な圧力
タップを設けることである。 本発明によれば、回転するタービンロータディスクの
半径方向の内方の部分に対し冷却空気の旋回流を接線方
向へ噴射する冷却空気マニホールドは、実質的に軸線方
向に流れる環状の加圧された空気流より冷却空気を受
け、その空気をマニホールドのノズルまで半径方向内方
へ導く複数個の互いに隣接する同一の流路よりなり、ノ
ズルへ導かれた冷却空気は回転するディスクに対し接線
方向に放出される。本発明によるマニホールドはロータ
の回転軸線の周りに実質的に対称であり、流路は二つの
実質的に切頭円錘形の壁であってそれらの間に複数個の
フローディバイダを有する壁により郭定されている。マ
ニホールドの装着は、装着ボルトを受入れるようフロー
ディバイダの厚さを増大し、これによりマニホールドが
その内部を流れる空気流を乱すことなくエンジンケー
ス、即ちエンジンフレームに固定され得るようにするこ
とによって行なわれる。 フローディバイダは放出される冷却空気を加速し冷却
空気に接線方向の速度成分を与える放出ノズルを形成す
るよう、マニホールドの出口を近接した領域に於て湾曲
されている。各流路は流体の内部圧力損失やアンバラン
スな空気流を発生させることがある従来の共通空気の入
口及びプレナム構造を有していない。 本発明によるマニホールドの他の一つの特徴は、マニ
ホールド全体の構成を変えることなくマニホールドを通
過する空気の流量を調節し得ることである。かかる流量
の調節は、本発明に於ては、各流路の入口に隣接した位
置に対応する流れ遮断プレートを受ける平坦面を設ける
ことにより達成される。遮断プレートはマニホールドへ
流入する空気の流れを遮断し、これにより空気流の冷却
性能を修正するための容易な手段を与える。追加の空気
流が必要とされる場合には、タービンロータに近接した
位置にて切頭円錘形の壁に厚さが増大された領域が設け
られ、該領域を貫通して流量調節孔が穿孔され、これに
より冷却空気の一部が放出ノズルをバイパスしてマニホ
ールドより放出される。 またマニホールドは軸線方向に流れる加圧された空気
流とロータディスクに取付けられたタービンブレードの
半径方向内方の部分との間に冷却空気の二次流を与え
る。複数個の傾斜された孔がタービンの入口に隣接する
第三の切頭円錘形の壁に形成された半径方向外方の周縁
フランジに形成されている。これらの傾斜された孔は高
温の燃焼ガスがディスクの面を越えて半径方向内方へ流
れることを阻止すべく、ディスク及びブレードに対し接
線方向に二次空気流を放出する。 本発明によるマニホールドの更に他の一つの特徴は、
マニホールドのノズルより放出される空気を受けるエン
ジン空間と圧力検出手段に接続するための上流側圧力ポ
ートとの間に延在する圧力タップ通路が設けられている
ことである。従って冷却空気の放出圧がマニホールド内
の冷却空気流を乱すことなく回転するディスクに近接し
た位置に於て検出される。 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例にいて
詳細に説明する。 実施例 第1図はガスタービンエンジンの脱一のタービンロー
タ段の近傍の部分を示す断面図である。タービンロータ
ディスク10及びブレードは環状のサイドプレート16とタ
ービンロータディスク10との間を半径方向外方へ流れる
冷却空気14の流れにより冷却されるようになっている。
冷却空気14の流れは本発明による環状の冷却空気マニホ
ールド20のノズル18より放出される。冷却空気マニホー
ルド20はインナバーナライナ24の半径方向内側を流れる
加圧された冷却空気22の環状の実質的に軸線方向に流れ
る流れより冷却空気を受けるようになっている。 冷却空気22は半径方向に延在するダートリフレクタ26
の周りを流れ、マニホールド20内に形成された複数個の
流路28へ流入する。各流路の入口30は、後に説明する如
く流れ遮断プレートを受ける平坦面32により囲繞されて
いる。マニホールドとディスクとの間及びマニホールド
とサイドプレートとの間にはそれぞれ回転シール34及び
36が配置されており、これらのシールはディスク10の面
11に隣接する空間60よりエンジンの低圧領域内へ排出さ
れる冷却空気14が漏洩することを阻止する。 第2図は上述の特徴以外の特徴が明瞭に理解されるよ
うエンジンより取外された本発明によるマニホールド20
を示す断面図である。遮断プレート38が入口30の一部を
覆い、これにより流路28内へ流入する空気の流れを制限
する位置に図示されている。マニホールド20は実質的に
切頭円錐形の第一の壁40とこれより隔置された切頭円錐
形の第二の壁42とよりなっており、これらの壁はそれら
の間に配置された複数個のフローディバイダ46と共働し
て個々の流路28を形成している。第一及び第二の壁は入
口30よりノズル18まで半径方向内方且軸線方向下流側へ
延在している。切頭円錐形の第三の壁44が流路28の入口
30の近傍より半径方向外方且下流側へ延在しており、バ
ーナライナ24の後端を支持する周縁装着フランジ66を有
している。 第3図及び第4図は流路28を流れる冷却空気の流れを
最も良好に示している。各流路28はフローディバイダ46
により隣接する流路より分離されている。従来のマニホ
ールドの構造とは異なり、本発明によるマニホールド20
は受けた冷却空気がノズル18より放出される前に冷却空
気を混合したり分配したりしない。各流路28はそれぞれ
入口30及びノズル18を有しており、これにより冷却空気
が通過するための遮断部のない完全に郭定された流路を
与えている。各フローディバイダ46の半径方向内方の部
分は周方向に傾斜されており、これにより放出される冷
却空気14に対し所望の速度及び旋回を与える複数個の接
線方向に向けられたノズル18を形成している。 本発明によるマニホールド20は、各フローディバイダ
46の厚さが増大されたボス領域54に設けられた対応する
装着孔52を貫通して軸線方向に延在する複数個の装着ボ
ルト50によりエンジンフレーム48に固定されている(第
1図参照)。各フローディバイダ46に厚さが増大された
ボス領域54を設けることにより、各流路28を通過する冷
却空気の流れを乱したり剥離させたりすることなく、本
発明によるマニホールド20をエンジンフレーム48に固定
的に装着することができる。 複数個の入口を経て受入れた空気の流れがマニホール
ド内のプレナム領域に於て混合され、しかる後複数個の
ノズル孔を経て放出される従来の構造とは異なり、本発
明によるマニホールド20によれば、それを流れる冷却空
気流の各部分を導くための注意深く構成された完全に郭
定された流路が与えられる。かくして流路が均一である
ことにより、従来のマニホールドの構造に於ては達成す
ることができなかった均一な空気の供給が可能になる。 マニホールド20の二重壁及びディバイダ構造により、
従来のプレナム型の構成に比してマニホールドの構造的
強度を低減することなく薄く軽量な壁を使用することが
できる。更に厚さが増大されたボス領域54はマニホール
ド20を局部的に強化する機能及び隣接する流路28の間に
冷却空気の流れを分割する機能の二つの機能を果たすの
で、余分な独立の装着構造の必要性が回避され、また従
来のマニホールドに比して軽量化が達成される。 前述の如く、関連するガスタービンエンジンの寿命全
体に亙り種々のパワーレベルに於けるタービンロータの
冷却要求を受入れるためには、マニホールドを通過する
冷却空気の流れを集合的に又は局部的に変化させること
が必要である。かかる変化は、第6図に最も明瞭に示さ
れている如く、流路の入口30の一部を覆う一つ又はそれ
以上の遮断プレート38を設けることにより達成されてよ
い。遮断プレートは当技術分野に於てよく知られた溶接
や他の手段により固定されてよく、また対応する流路28
内へ適当な量の空気を導入する大きさに設定される。 僅かな流量の調節及び全流量の僅かな増大は第2図及
び第8図に示された流量調節ボス56により行なわれてよ
い。流量調節ボス56はマニホールドの切頭円錐形の第一
の壁40の厚さが増大された部分であり、該部分に流路28
内の冷却空気の一部が対応するノズル18をバイパスし、
サイドプレートとマニホールドとの間の回転シール36に
隣接するタービンディスク空間60へ流入し得るように必
要に応じて流量調節孔を58が穿孔されている。流量調節
孔58の大きさを適正に設定することにより、該孔を通過
するバイパス冷却空気の流量がシール36を通過すると考
えられる冷却空気の漏洩量に適合し、これによりマニホ
ールドのノズル18より放出される半径方向に流れる冷却
空気14の冷却効果を向上させるよう制御されてよい。 ブレード12の半径方向内方の部分に対する追加の冷却
が、第三の壁44の半径方向外方の周縁部に設けられた複
数個の傾斜された孔62により行われるようになってい
る。第2図及び第7図に示された傾斜された孔62は、タ
ービンロータディスク10の上流側面に隣接して二次冷却
空気を接線方向に放出し、これにより高温の燃焼ガスが
タービンブレードのプラットホーム64(第1図参照)を
通過して半径方向内方へ流れることを阻止するような方
向にて設けられている。この傾斜された孔62はフランジ
66に穿孔されており、穿孔を容易に行ない得るようマニ
ホールドに形成された加工工具を近接するための溝68を
有している。 本発明によるマニホールド20の二重壁構造によれば、
回転するディスク10に隣接した領域に冷却空気14の均一
な流れを形成することができるが、タービンディスク空
間60内、従って冷却空気14の流れの圧力を検出するため
の単純な圧力タップ孔を設けることができない。本発明
によるマニホールド20に於ては、第5図に示されている
如く、タービンディスク空間60とマニホールドの上流側
面に設けられた圧力タップ孔72とを流体的に連通接続す
る内部圧力タップ通路70を設けることにより、従来の必
要な圧力検出機能が維持されている。圧力タップ通路70
はマニホールド内に形成され、一対のフローディバイダ
46の周方向中間に位置している。図示の実施例に於て
は、圧力タップ孔72は装着ボルト50と同一の半径方向位
置にあるものとして図示されているが、マニホールドの
上流側面の種々の位置であって圧力検出手段(図示せ
ず)とに適宜に接続し得る位置に設けられてもよい。 かくして本発明によるマニホールド20はガスタービン
エンジン内のタービンロータディスク10の上流側面11上
に冷却空気の均一な流れを供給するのに非常に適した一
体的で調節可能な冷却空気構造体である。 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure for supplying cooling air to a turbine rotor of a gas turbine engine. BACKGROUND OF THE INVENTION Gas turbine engine rotors are provided with air supplied to a radially inner portion of the rotor by a manifold structure that discharges cooling air having a tangential velocity component selected to match the angular velocity of the rotor. Often, it is cooled by the flow of water. For example, 1984 3
The structure described in U.S. Pat. No. 4,435,123, issued on May 6, is mounted in a gas turbine engine to support an annular sealing surface or the like that seals between various parts of the engine. Often. The manifold structure receives cooling air from a pressurized annular stream supplied from an upstream compressor section. As can be appreciated by those skilled in the art, uniformity of the discharged cooling air achieves favorable cooling effects on the radially outer structures and blades of the turbine rotor exposed to the heated combustion products. Is a major factor in In addition to airflow uniformity, changing the operation of the cooling system or detecting plugging or other flow anomalies requires sensing the pressure in the cooling airflow space adjacent to the turbine rotor. is there. Also, those familiar with the development of gas turbine engines will recognize that the first stage cooling requirements of a turbine in a particular engine may be reduced during the life of the engine as the engine structure is upgraded to increase or decrease power output. It will be understood that it often changes. In the conventional cooling air manifold structure, it is necessary to change the size of the air flow path and its holes in order to accommodate the change in the cooling demand of the turbine rotor. A plurality of similar incompatible parts are required. Similarly, due to changes in rotor cooling requirements for a particular engine at the site, such as changes in engine construction materials and increased service life, the manifold currently used for that engine can be removed to provide the desired cooling airflow. It will be necessary to replace other manifolds that are manufactured to supply. Accordingly, what is needed in the art is a method that can provide a uniform air flow to a turbine rotor and is easily adapted to provide cooling air at various flow rates without replacement. It is a manifold to get. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an airflow manifold that supplies an annular swirling flow of cooling air to a region adjacent a radially inward surface of a rotating turbine rotor disk such as a gas turbine engine. is there. It is another object of the present invention to provide an airflow manifold configured to distribute cooling air uniformly to an area adjacent a face of a turbine rotor disk. Yet another object of the present invention is to provide a means for mounting a manifold in a gas turbine engine that does not disrupt the flow of air through the manifold. It is yet another object of the present invention to provide a means for adjusting the flow rate of air through a manifold in response to turbine rotor disk cooling requirements. Yet another object of the present invention is to provide an integral pressure tap for detecting the outlet pressure of the manifold and the flow rate of cooling air. According to the present invention, a cooling air manifold that tangentially injects a swirling flow of cooling air into a radially inward portion of a rotating turbine rotor disk has an annular, pressurized, substantially axial flow. It consists of a plurality of identical channels adjacent to each other that receives cooling air from the air flow and guides the air radially inward to the nozzles of the manifold, and the cooling air guided to the nozzles is tangential to the rotating disk. Released. The manifold according to the invention is substantially symmetrical about the axis of rotation of the rotor, the flow path being defined by two substantially truncated cone-shaped walls having a plurality of flow dividers between them. Has been determined. Mounting of the manifold is performed by increasing the thickness of the flow divider to receive mounting bolts, so that the manifold can be secured to the engine case, i.e., the engine frame, without disturbing the airflow flowing through it. . The flow divider is curved in a region adjacent the outlet of the manifold to form a discharge nozzle that accelerates the discharged cooling air and provides a tangential velocity component to the cooling air. Each flow path does not have a conventional common air inlet and plenum structure that can create an internal pressure loss of fluid and unbalanced air flow. Another feature of the manifold according to the present invention is that the flow rate of air passing through the manifold can be adjusted without changing the configuration of the entire manifold. Such adjustment of the flow rate is achieved in the present invention by providing a flat surface for receiving the corresponding flow blocking plate at a location adjacent to the inlet of each flow path. The blocking plate blocks the flow of air entering the manifold, thereby providing an easy means to modify the cooling performance of the air flow. If additional airflow is required, a truncated cone-shaped wall is provided with an increased thickness area near the turbine rotor, through which a flow control hole is provided. Perforations are made, whereby a portion of the cooling air is discharged from the manifold, bypassing the discharge nozzle. The manifold also provides a secondary flow of cooling air between an axially flowing pressurized air flow and a radially inward portion of the turbine blade mounted on the rotor disk. A plurality of beveled holes are formed in a radially outward peripheral flange formed in a third truncated conical wall adjacent the turbine inlet. These beveled holes emit a secondary air flow tangential to the disks and blades to prevent hot combustion gases from flowing radially inward beyond the plane of the disk. Yet another feature of the manifold according to the present invention is that
A pressure tap passage extending between an engine space for receiving air discharged from a nozzle of the manifold and an upstream pressure port for connecting to a pressure detecting means is provided. Therefore, the cooling air discharge pressure is detected at a position close to the rotating disk without disturbing the cooling air flow in the manifold. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a portion near a turbine rotor stage in a gas turbine engine according to an embodiment. The turbine rotor disk 10 and the blades are cooled by a flow of cooling air 14 flowing radially outward between the annular side plate 16 and the turbine rotor disk 10.
The flow of cooling air 14 is discharged from the nozzle 18 of the annular cooling air manifold 20 according to the present invention. The cooling air manifold 20 is adapted to receive cooling air from an annular, substantially axially flowing stream of pressurized cooling air 22 flowing radially inside the inner burner liner 24. The cooling air 22 is a radially extending dirt reflector 26
And flows into a plurality of channels 28 formed in the manifold 20. The inlet 30 of each channel is surrounded by a flat surface 32 for receiving a flow blocking plate, as described below. Rotary seals 34 and 34 are provided between the manifold and the disc and between the manifold and the side plate, respectively.
36 are placed and these seals are
This prevents the cooling air 14 discharged from the space 60 adjacent to 11 into the low-pressure region of the engine from leaking. FIG. 2 shows a manifold 20 according to the invention removed from the engine so that features other than those described above can be clearly understood.
FIG. A blocking plate 38 is shown in a position that covers a portion of the inlet 30, thereby restricting the flow of air entering the flow passage 28. The manifold 20 comprises a substantially frusto-conical first wall 40 and a spaced-apart frusto-conical second wall 42, which are disposed therebetween. The individual flow paths 28 are formed in cooperation with the plurality of flow dividers 46. The first and second walls extend radially inward and axially downstream from the inlet 30 to the nozzle 18. A truncated conical third wall 44 is the entrance to the channel 28
A peripheral mounting flange 66 extends radially outward and downstream from the vicinity of 30 and supports the rear end of the burner liner 24. 3 and 4 best illustrate the flow of cooling air flowing through the flow path 28. Each flow path 28 is a flow divider 46
Are separated from the adjacent flow path. Unlike the structure of the conventional manifold, the manifold 20 according to the present invention
Does not mix or distribute the cooling air before the received cooling air is released from the nozzle 18. Each flow path 28 has an inlet 30 and a nozzle 18 respectively, thereby providing a completely defined flow path without any interruption for the passage of cooling air. The radially inner portion of each flow divider 46 is circumferentially inclined to form a plurality of tangentially directed nozzles 18 that provide the desired velocity and swirl to the discharged cooling air 14. doing. The manifold 20 according to the present invention is provided with each flow divider.
46 is secured to the engine frame 48 by a plurality of mounting bolts 50 extending axially through corresponding mounting holes 52 provided in the boss region 54 having an increased thickness (see FIG. 1). ). By providing each flow divider 46 with a boss region 54 having an increased thickness, the manifold 20 according to the present invention can be mounted on the engine frame 48 without disturbing or separating the flow of cooling air passing through each flow passage 28. Can be fixedly attached to Unlike the conventional structure, in which the flow of air received through a plurality of inlets is mixed in a plenum region in the manifold and then discharged through a plurality of nozzle holes, the manifold 20 according to the present invention provides A carefully configured and fully defined flow path is provided for directing each portion of the cooling airflow flowing therethrough. The uniform flow path thus enables a uniform supply of air, which could not be achieved with the conventional manifold structure. Due to the double wall and divider structure of the manifold 20,
Thin and lightweight walls can be used without reducing the structural strength of the manifold as compared to conventional plenum configurations. The extra thickened boss region 54 serves the dual functions of locally strengthening the manifold 20 and splitting the cooling air flow between adjacent flow paths 28, thus providing extra independent mounting. The need for a structure is avoided and a reduction in weight is achieved compared to conventional manifolds. As mentioned above, to accommodate the cooling demands of the turbine rotor at various power levels over the life of the associated gas turbine engine, the flow of cooling air through the manifold is varied collectively or locally. It is necessary. Such a change may be achieved by providing one or more blocking plates 38 covering a portion of the inlet 30 of the flow path, as best shown in FIG. The blocking plate may be secured by welding or other means well known in the art, and
It is sized to introduce an appropriate amount of air into it. A slight flow adjustment and a slight increase in the total flow may be provided by the flow control boss 56 shown in FIGS. The flow control boss 56 is a portion where the thickness of the frusto-conical first wall 40 of the manifold is increased, and the flow passage 28
Some of the cooling air in the bypass the corresponding nozzle 18,
Flow control holes 58 are drilled as needed to allow flow into the turbine disk space 60 adjacent to the rotary seal 36 between the side plate and the manifold. By properly setting the size of the flow control hole 58, the flow rate of the bypass cooling air passing through the hole matches the leakage amount of the cooling air that is considered to pass through the seal 36, thereby discharging the cooling air from the nozzle 18 of the manifold. May be controlled to improve the cooling effect of the cooling air 14 flowing in the radial direction. Additional cooling of the radially inner portion of the blade 12 is provided by a plurality of angled holes 62 provided in the radially outer periphery of the third wall 44. The slanted holes 62 shown in FIGS. 2 and 7 discharge secondary cooling air tangentially adjacent the upstream side of the turbine rotor disk 10 so that hot combustion gases can escape from the turbine blades. It is provided in such a direction as to prevent it from flowing inward in the radial direction through the platform 64 (see FIG. 1). This inclined hole 62 is a flange
It is drilled in 66 and has a groove 68 formed in the manifold to facilitate the drilling for accessing a working tool. According to the double wall structure of the manifold 20 according to the present invention,
A uniform flow of cooling air 14 can be formed in the area adjacent to the rotating disk 10, but with a simple pressure tap hole for detecting the pressure of the flow of cooling air 14 in the turbine disk space 60 and thus Can not do. In the manifold 20 according to the present invention, as shown in FIG. 5, an internal pressure tap passage 70 that fluidly connects the turbine disk space 60 and a pressure tap hole 72 provided on the upstream side surface of the manifold. , The necessary pressure detection function of the related art is maintained. Pressure tap passage 70
Are formed in the manifold and form a pair of flow dividers.
It is located in the middle of 46 in the circumferential direction. In the illustrated embodiment, the pressure tap holes 72 are shown as being at the same radial position as the mounting bolts 50, but at various locations on the upstream side of the manifold and pressure sensing means (not shown). ) May be provided at a position that can be appropriately connected to Thus, the manifold 20 according to the present invention is an integral, adjustable cooling air structure which is very suitable for providing a uniform flow of cooling air on the upstream side 11 of the turbine rotor disk 10 in a gas turbine engine. Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. That will be apparent to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】 第1図はタービンロータディスク、燃焼器の排出端部、
及び本発明によるマニホールドを示す軸線に沿う断面図
である。 第2図は周囲のエンジン構造体より分離された本発明に
よるマニホールドを示す断面図である。 第3図は本発明によるマニホールドの一部を示す斜視図
である。 第4図は切頭円錐形の上流側の壁が除去された状態にて
マニホールドの互いに隣接する流路を示す斜視図であ
る。 第5図は圧力タップ通路を通るマニホールドの断面図で
ある。 第6図は遮断プレートが取付けられた状態にて一つの流
路の入口を示す部分断面図である。 第7図はマニホールドの半径方向外方の周縁部に設けら
れた冷却孔を示す部分断面図である。 第8図は流量調節ボス及びその内部に設けられた孔を示
す部分断面図である。 10……タービンロータディスク,12……ブレード,14……
冷却空気,16……サイドプレート,18……ノズル,20……
マニホールド,22……冷却空気,24……バーナライナ,26
……ダートディフレクタ,28……流路,30……入口,32…
…平坦面,34、36……シール,38……遮断プレート,40…
…第一の壁,42……第二の壁,44……第三の壁,46……フ
ローディバイダ,48……エンジンフレーム,50……装着ボ
ルト,52……装着孔,54……ボス領域,56……流量調節ボ
ス,58……流量調節孔,60……タービンディスク空間,62
……傾斜された孔,64……プラットフォーム,66……フラ
ンジ,70……圧力タップ通路,72……圧力タップ孔
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a turbine rotor disk, a discharge end of a combustor,
FIG. 2 is a sectional view along an axis showing a manifold according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the manifold according to the present invention separated from the surrounding engine structure. FIG. 3 is a perspective view showing a part of the manifold according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing adjacent flow paths of the manifold with the frusto-conical upstream wall removed. FIG. 5 is a sectional view of the manifold passing through the pressure tap passage. FIG. 6 is a partial sectional view showing an inlet of one flow path in a state where a blocking plate is attached. FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing cooling holes provided in a radially outer peripheral portion of the manifold. FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a flow rate adjusting boss and a hole provided therein. 10… Turbine rotor disk, 12… Blade, 14 ……
Cooling air, 16 ... Side plate, 18 ... Nozzle, 20 ...
Manifold, 22 ... Cooling air, 24 ... Burner liner, 26
…… Dirt deflector, 28 …… Flow path, 30 …… Inlet, 32…
… Flat surface, 34, 36 …… Seal, 38 …… Blocking plate, 40…
… First wall, 42 …… second wall, 44 …… third wall, 46 …… flow divider, 48 …… engine frame, 50… mounting bolt, 52… mounting hole, 54… boss Area, 56: Flow control boss, 58: Flow control hole, 60: Turbine disk space, 62
…… inclined hole, 64 …… platform, 66 …… flange, 70 …… pressure tap passage, 72 …… pressure tap hole

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.回転するタービンディスク(10)の一方の側へ冷却
空気の環状の旋回流を供給する冷却空気供給マニホール
ドにして、前記タービンディスク(10)に隣接した位置
より半径方向外方且つ軸線方向上流側へ延在する実質的
に切頭円錘形の第一の壁(40)と、前記第一の壁より半
径方向内方且つ軸線方向上流側に隔置された実質的に切
頭円錘形の第二の壁(42)と、前記第一の壁と前記第二
の壁との間に延在して両壁間に複数の冷却空気流路(2
8)を形成する複数のフローディバイダ(46)とを有
し、前記冷却空気流路の各々は入口(30)と出口とを有
し、前記フローディバイダの各々の半径方向内側の端部
は前記タービンディスクの回転軸線に対し周方向に傾斜
して前記冷却空気流路の出口部に複数の傾斜した冷却空
気排出ノズル(18)を形成しており、これによって前記
冷却空気流路(28)の各々はそれに属する前記冷却空気
入口(30)より前記冷却空気排出ノズル(18)迄個別に
連通した通路を形成しており、前記フローディバイダ
(46)の各々の上流端部は厚みが増大されたボス領域
(54)を有しており、該ボス領域には装着ボルト(50)
を通す装着孔(52)が設けられている冷却空気供給マニ
ホールド。
(57) [Claims] A cooling air supply manifold for supplying an annular swirling flow of cooling air to one side of the rotating turbine disk (10), radially outward and axially upstream from a position adjacent to the turbine disk (10); A substantially truncated cone-shaped first wall (40) extending therefrom and a substantially truncated cone-shaped spaced-apart radially inward and axially upstream of the first wall. A second wall (42), a plurality of cooling air flow paths (2 extending between the first wall and the second wall and between the two walls);
8) forming a plurality of flow dividers (46), each of the cooling air passages having an inlet (30) and an outlet, wherein the radially inner end of each of the flow dividers is A plurality of inclined cooling air discharge nozzles (18) are formed at the outlet of the cooling air flow path so as to be inclined in the circumferential direction with respect to the rotation axis of the turbine disk, thereby forming the cooling air flow path (28). Each of them forms a passage individually communicating from the cooling air inlet (30) belonging thereto to the cooling air discharge nozzle (18), and the upstream end of each of the flow dividers (46) has an increased thickness. A boss area (54), wherein the boss area has mounting bolts (50);
A cooling air supply manifold provided with a mounting hole (52) through which air passes.
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